VINACHEM

Các nhà khoa học Đại học Tổng hợp McGill (Canađa) đã sử dụng phương pháp liên kết hóa học để gắn các sợi DNA vào các hạt polyme - phương pháp này có thể tạo ra những vật liệu polyme mới với phạm vi ứng dụng rộng rãi, từ y sinh học cho đến lĩnh vực “robot mềm” đầy triển vọng.

Tuy ngày nay polyme đang được sử dụng ở hầu như tất cả mọi thứ, từ quần áo, bao bì thực phẩm cho đến vật liệu in 3D và vật liệu điện tử, nhưng phần lớn các cấu trúc polyme tự lắp ghép đã có hiện nay đều chỉ giới hạn ở một số dạng đối xứng, ví dụ các dạng hình cầu hoặc hình trụ. Mới đây, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu những cấu trúc polyme bất đối xứng - chẳng hạn các hạt “Janus” với hai mặt khác nhau - và đang bắt đầu phát hiện những ứng dụng mới đầy thú vị cho những vật liệu này. Một trong những ví dụ điển hình là robot được chế tạo với các cấu trúc mềm và linh hoạt, có thể thay đổi hình dạng khi đáp ứng các kích thích từ bên ngoài.

Trong phương pháp mới, các nhà khoa học Canađa đã tạo ra một bậc cấu trúc có thể lập trình mà hiện nay rất khó đạt được trong hóa học polyme. Việc liên kết hóa học các thông tin chứa trong cấu trúc nano của DNA đã tạo ra giải pháp mạnh mẽ để xử lý các vấn đề về kích thước, hình dạng và khả năng điều khiển hướng của vật liệu polyme.

Nghiên cứu mới dựa trên một kỹ thuật đã được nhóm nghiên cứu nói trên phát triển vào năm 2013 để tạo ra những chiếc “lồng nano” làm từ sợi DNA và nạp chúng bằng các chuỗi polyme tương tự lipit. Những chuỗi polyme này có khả năng gấp lại thành các hạt dạng cầu để chứa đựng “hàng hóa” bên trong, ví dụ các phân tử thuốc.

Để cải tiến kỹ thuật nano trên, các nhà nghiên cứu tại ĐHTH McGill đã liên kết với các nhà khoa học tại ĐHTH Vermont và ĐHTH Texas A&M tại Quatar. Họ đã cùng nhau phát triển phương pháp gắn các sợi DNA đã sắp xếp theo định hướng cho trước vào quả cầu polyme. Sau đó, những chiếc lồng này có thể mở ra, để lại các hạt polyme đã gắn DNA, có khả năng tự lắp ghép - tương tự như bản thân DNA - theo các mẫu đã thiết kế trước. Do các lồng DNA được sử dụng như “khuôn đúc” để tạo ra các hạt polyme nên cỡ hạt và số đơn vị phân tử trong polyme có thể được kiểm soát chính xác.

Các nhà khoa học cho biết, những cấu trúc polyme bất đối xứng như trên cũng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Một ví dụ điển hình là các hạt polyme đa khoang, trong đó mỗi khoang sẽ đựng một loại thuốc khác nhau, các khoang này sẽ giải phóng thuốc nhờ các tác động kích thích ở các thời điểm khác nhau. Một ứng dụng khác là màng lọc xốp dạng bất đối xứng, có thể định hướng các phân tử theo các đường đi riêng rẽ, nhờ đó tách riêng chúng ra khỏi nhau.

HV

Theo ScienceDaily, 12/2017